株洲枢纽双线船闸灌泄水引航道非恒定流水力特性研究

为研究双线船闸灌泄水时引航道内非恒定流水力特性,采用三维数值模拟技术手段,以株洲枢纽二线船闸扩建工程为依托,对各工况下引航道内非恒定流进行计算,分析其对引航道内船舶航行及停泊条件的影响,以确定合理的引航道布置型式及船闸运行方式。     

长洲水利枢纽四线船闸引航道通航水流条件数值模拟

长洲水利枢纽3、4线船闸拟并列建于现有1、2线船闸右侧,并共用引航道。采用平面二维水流数学模型,对四线船闸充泄水时的上、下游引航道和口门区通航水流条件进行了计算分析。结果表明:引航道内纵向流速、口门区横流以及船闸闸前的惯性水头超标是影响船闸安全运行的主要因素;上游3、4线船闸充水,对1、2线船闸的影响不大,但下游3、4线船闸泄水,对1、2线船闸的影响较大;1、2线船闸充泄水对3、4线船闸影响不大;多数正常运行工况下,3、4线船闸不能同时充泄水,在上游正常蓄水位20.6 m、下游设计最低通航水位3.32 m条件下,3、4线船闸需采用相互输水方式运行。     

共用引航道船闸下游引航道的平面布置

随着货运量的增大,目前我国正大规模改扩建多线船闸,受枢纽已建建筑物和地形条件限制等多因素影响,新建多线船闸多与已建船闸并排布置,共用引航道。双线船闸共用引航道时,一线船闸充泄水将会影响到另一线船闸引航道水流条件,危及另一线过闸船舶安全及船闸结构安全。结合北江飞来峡船闸水力学模型试验成果,探讨同尺度船闸共用引航道的布置及其对通航水流的影响。结果表明:船闸在错开运行时,通过增大中间辅导墙的扩散角可使水流快速扩散,减小非泄水船闸引航道回流范围和回流强度,可通过优化主辅导墙及下游消能工形式,改善双线船闸引航道水流条件。     

曹娥江清风船闸引航道通航水流条件*

清风枢纽位于曹娥江干流中游段，为满足上游水运需求，需改建现状枢纽，并新建船闸一座。枢纽泄洪闸泄水方向斜交新建船闸下游引航道，使船闸下游水流条件较复杂，通航条件相对较差。为保证船闸下游引航道正常通航，建立曹娥江中游段平面二维数学模型并开展计算，通过布设不同导流墙研究其对通航水流条件的改善效果。结果表明：1）平行于引航道的导流墙可以更好地改善航道内水流条件，改善效果70%~90%。2）延长导流墙长度可进一步改善引航道通航水流条件，改善效果可达100%。3）导流墩对纵向流速的改善效果优于横向流速，纵向流速的改善效果为100%，而横向流速的改善效果小于2%。     

多线船闸下游引航道通航水流条件及改善方案研究

多线船闸下游引航道内反向水头过大引起的船闸安全问题引人关注。以江苏刘老涧三线船闸为例,建立了非结构网格下的平面二维水动力数学模型,计算了下游引航道在二、三线船闸不同泄水条件下的水流流态及一线船闸闸门处的反向水头。采用开挖隔堤的工程措施以缓解反向水头过大的问题,计算分析了不同下闸首至开口段长度、开口段长度和开口段底高程下的最大反向水头及最大横向流速特征值变化规律,为改善多线船闸下游引航道水流流态提供参考。     

韩庄双线船闸通航水流条件改善措施

韩庄拟建复线船闸和一线船闸共用引航道,船闸灌、泄水过程中下游引航道中产生非恒定流,上游韩庄节制闸、老运河节制闸泄洪期间韩庄船闸下游水流流态更加复杂。采用国际上通用的MIKE21水动力模型,研究了泄洪期间韩庄船闸下游引航道、靠船墩、口门区的纵向流速、横向流速及回流分布情况,并按照《船闸总体设计规范》相关要求,针对泄洪期引航道的水力学问题,提出了改善水流的有效工程措施。     

运东船闸下游引航道非恒定流模型试验

针对运东船闸扩容工程,通过1∶40正态物理模型,研究船闸泄水过程及泄水结束后,引航道内泄水波运动特征、水面比降、流速分布、回流强度等。结果显示:在引航道设计方案下,上下游水头差7.13 m、阀门开启时间5 min时,人字门处反向水头为0.39 m,系船停泊区水面纵向流速为0.62 ms,超过规范要求,会对引航道内船舶、人字门以及引航道护岸产生不利影响,下一步应研究合理、可行、有效的工程或非工程措施以改善通航水流条件。     

高良涧双线并列船闸下游引航道水流特性研究

高良涧扩容船闸和二线船闸并列布置,且共用引航道,下游较短范围内引航道与苏北灌溉总渠交汇,其下游引航道水流条件受双线船闸相互泄水及苏北灌溉总渠泄流的影响变得十分复杂。采用二维水流数学模型计算和分析的手段,进行高良涧船闸各种典型水位组合及运行方式下的下游引航道水流条件的研究,针对存在的水力学问题,结合高良涧船闸的特点,提出便捷有效的工程措施--格栅式分隔堤,研究成果可供工程设计和运行管理参考。     

韩庄双线船闸下游引航道水力特性模拟研究

京杭运河韩庄一线、复线船闸共用引航道,船闸灌、泄水过程中形成非恒定流,水流十分复杂。为确保引航道内船舶航行和停泊安全,采用MIKE21水动力模型对船闸上下游不同水位组合情况下引航道复杂非恒定流进行深入研究,模拟计算引航道、靠船墩、口门区纵向流速、横向流速及环流分布情况。研究表明:泄洪条件下韩庄一线、复线船闸不满足通航要求;针对泄洪期存在的水力学问题,提出了有效工程措施——格栅及局部疏浚。     

船闸泄水的非恒定流特性及通航安全措施

闸室泄水将导致引航道内生成复杂的水流流态,给船舶停靠及航行造成安全隐患。通过1∶40正态物理模型,研究船闸泄水过程及泄水结束后,引航道内泄水波运动特征、水面比降、流速分布、回流强度等。结果显示:在引航道设计方案下,上下游水头差7.13 m、阀门开启时间5 min时,人字门处反向水头为0.39 m,系船停泊区纵向流速为0.56 m/s,超过规范要求,会对引航道内船舶、人字门以及引航道护岸产生不利影响。延长泄水阀门开启时间可降低泄流过程中的流量峰值,使得引航道内最大水面比降、最大流速、水面波动幅度有所减小;植物护坡能够有效削减泄水波、船行波能量;空箱结构护岸可以有效降低水流对岸壁的冲击力、削减水波动能,保护航道护岸及人字门;空箱护岸长度越长,水流改善效果越明显。     

刘老涧船闸通航水流条件改善措施

刘老涧船闸是位于京杭运河苏北段上的复线船闸。为解决船闸在二、三线同时泄水时,一线船闸下闸首反向水头过高而使人字门启闭机机构损坏的问题,建立了平面二维水流数学模型对船闸上、下游水流条件进行计算,并按照《船闸总体设计规范》相关要求,判别改善方案通航水流条件的优劣,提出符合实际要求的工程措施。针对天然河道边界复杂等特点,采用非结构三角形网格,利用有限体积法对水流控制方程进行了离散计算。     

湘江土谷塘航电枢纽船闸通航水流条件优化试验研究

根据土谷塘航电枢纽通航水流条件试验成果,分析了船闸上、下游引航道口门区及连接段的水流条件及影响因素,通过采取多种改善通航水流条件的措施,提出了满足船舶或船队航行条件的布置方案。     

右江鱼梁枢纽施工期通航水流条件改善措施

枢纽施工期的通航问题是施工总体战略布置、总工期和总造价的关键性课题,它影响着施工布置、工程量及工期安排。右江鱼梁枢纽利用缩窄的河床通航来解决一期施工期的通航问题,文中采用物理模型试验和自航遥控船模试验相结合的研究方法,分析了右江鱼梁枢纽一期工程施工期设计方案的通航水流条件,对设计方案下影响通航水流条件的各个因素进行总结,提出了一些改善水流条件的工程措施,基本解决了一期工程施工期的通航问题。     

梯级电站日调节过程中非恒定流控制

对水电站下泄的非恒定流进行有效控制将极大地改善下游航道的通航水流条件,文中通过调整电站的泄流过程实现对非恒流的控制,以典型日调峰流量过程曲线为基础,建立了一种确定电站泄流过程的优化模型,此模型以实际泄流过程与调峰流量过程的偏差最小为目标,以水量平衡、发电、通航等为约束,并采用模式搜索方法对建立模型进行求解。将此模型应用于沅水清水塘—大潭梯级电站泄流决策过程,得到了满足通航且发电最优的电站日泄流曲线。     

长尾水渠中电站日调节下泄水流运动规律

安谷枢纽工程以筑坝获取水头,并采用长尾水渠进一步增加水头发电,电站尾水渠与通航共用一渠。运用数模计算的方法,研究了尾水渠通航条件等技术问题。研究了电站机组增(减)负荷产生的非恒定流尾水渠水流运动规律、尾水渠水力要素与机组启闭时间、流量的关系,提出了改善措施。     

大角度弯道河流通航水流条件研究

依托红花枢纽二线船闸工程项目,采用整体水工模型方案,对大角度弯道水流情况下改善通航水流条件、优化枢纽运行方式等进行研究。结果表明:在枢纽上游水流极其复杂,口门区出现漩涡、泡漩等恶劣水流情况下,可以通过设置导流坝、局部整平以及调整隔流堤长度来调整水流;下游口门区水流可以通过优化枢纽运行方式来调整。     

韩江东溪船闸通航水流条件优化试验研究

潮州供水枢纽东溪水闸段呈"C"形弯曲河道特点,新建船闸布置于弯道凸岸,上下游引航道中心线与河道交角较大。通过整体物理模型试验及自航船模验证试验,提出改善水流条件的具体措施。结果表明:通过降低通航标准、优化航线、开挖与调整凸岸岸线等措施,减小了引航道中心线与河道主流流向交角,减弱了上、下游引航道及口门区存在的横向流速、回流等不利流态;有效改善了东溪船闸的通航水流条件,为"C"形弯曲河段船闸布置提供参考。     

弯曲窄槽型河段多线船闸通航水流条件研究

当船闸下游引航道口门区位于河道的弯曲窄槽段时,由于河道水深较浅、通航水流条件非常复杂,不利于通航。依托京南枢纽二线船闸工程,采用1∶100整体物理模型,对弯曲窄槽型河段多线船闸通航水流条件开展系列试验研究。结果表明:1)原枢纽平面布置方案存在缺陷,下游引航道口门区水流条件易受弯道顶冲水流的影响,弯道处断面束窄导致流速较大。2)同时隔流堤高程太低,会引起水流翻过隔流堤产生混乱水流的现象。提出改进措施:1)上游隔流堤高程应加高至33.46 m,下游隔流堤高程应加高至32.58 m。2)推荐增设隔流墙、调顺岸线,同时开挖河床等。研究方案为京南枢纽二线船闸工程通航水流条件改善提供了技术支持。     

湘江长沙综合枢纽通航水流条件及改善措施研究

根据湘江长沙综合枢纽通航水流条件试验研究成果,分析了船闸上、下游引航道口门区及连接段水流条件及影响因素,通过采取多种改善通航水流条件的有效措施,提出了满足船舶或船队航行条件的枢纽平面布置方案。